análise de risco considerando acidentes em reatores nucleares e

Revista Brasileira de Energia, Vol. 19, No. 2, 2o Sem. 2013, pp. 143-153
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ANÁLISE DE RISCO CONSIDERANDO ACIDENTES
EM REATORES NUCLEARES E REFINARIAS
DE PETRÓLEO
Francine Menzel1
Gaianê Sabundjian2
RESUMO
Análises de risco consistem em importantes instrumentos para auxílio na
tomada de decisão, principalmente relacionadas às escolhas energéticas e
suas consequências ambientais. O objetivo do artigo é analisar o risco associado com a implantação e operação de uma instalação nuclear e comparar
com o risco associado de outras fontes de energia, como o petróleo. Foi
feita uma análise de risco baseada no número de reatores-ano e no número
de acidentes que já ocorreram no mundo em usinas nucleares. O mesmo
foi feito baseado no número de refinarias-ano e no número de acidentes
que já ocorreram no mundo em refinarias de petróleo. Nossos resultados
mostraram que o risco de acidente em uma usina nuclear no mundo é
menor quando comparado com o risco associado à produção de petróleo.
Acreditamos que a análise proposta pode influenciar os processos de tomada de decisão na área ambiental e contribuir para um futuro energético
mais sustentável.
Palavras-chave: análise de risco, energia nuclear, petróleo, gestão ambiental.
1 Instituto de Pesquisas Energética e Nucleares - IPEN. Universidade de São Paulo - USP. [email protected]
2 Instituto de Pesquisas Energética e Nucleares - IPEN. Universidade de São Paulo - USP. [email protected]
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REVISTA BRASILEIRA DE ENERGIA
ABSTRACT
Risk analysis is an important tool to aid in decision- making, especially related to energy choices and their environmental consequences. The objective of this paper is to analyzing the risk associated with the deploying and
operation of a nuclear installation for later comparison with the risk of other
energy sources such as oil. We have conducted a risk analysis based on the
number of reactor-years and the number of worldwide accidents that have
occurred in nuclear power plants. The same was done based on the number
of refineries-year and the number of accidents that have occurred worldwide in oil refineries. Our results show that the risk of nuclear power is small
when compared with petroleum production. We believe that the proposed
analysis might affect the decision-making processes in the environmental
area and contribute to a more sustainable energy future.
Keywords: risk analysis, nuclear energy, oil, environmental management.
1. INTRODUÇÃO
A avaliação de riscos de um sistema consiste na utilização de todas
as informações disponíveis para estimar o risco para indivíduos ou populações, bens ou ambiente, a partir da identificação do perigo e visando a
busca por soluções ótimas (SUDDLE, 2009).
Ao se realizar uma análise de risco, é importante perceber que a
tomada de decisão sobre a aceitação dos riscos é muito complexa, e não
apenas envolve aspectos técnicos, como também econômicos, ambientais,
políticos, psicológicos e sociais, que também desempenham um papel importante (SUDDLE, 2009).
Uma análise de risco geralmente contém as seguintes etapas: definição do escopo, identificação do perigo, modelagem de cenários de risco,
estimativa de consequências, estimativa de probabilidades e estimativa de
riscos. As primeiras três etapas são consideradas como a parte qualitativa e
as últimas três etapas como a parte quantitativa (SUDDLE, 2009).
As vantagens da avaliação de um cenário baseado no risco são:
levar em conta tanto as probabilidades quanto as consequências, constituir uma base para comparar os efeitos de diferentes cenários e integrar
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os efeitos de todos os tipos de cenários. Algumas desvantagens também
podem ser citadas, como o fato de que o conceito de risco não é facilmente
entendido; a atribuição de valores para a probabilidade é uma tarefa difícil;
e as pessoas, de uma maneira geral, tenderem a dar maior importância a
eventos catastróficos, mesmo que a probabilidade de ocorrência seja significativamente baixa (IAEA, 1999). Ou seja, o risco é relativo e a percepção
das pessoas quanto a ele também.
Nos últimos anos tem ocorrido um ressurgimento do interesse pela
energia nuclear como uma opção futura de energia tanto em países desenvolvidos como em países em desenvolvimento. No entanto, a qualificação
da energia nuclear como uma opção de energia sustentável continua a ser
uma questão muito debatida. A natureza controversa desta questão pode
ser relacionada com uma série de fatores inter-relacionados como: a complexidade dos fatos relevantes para análise e a pluralidade de posições, os
valores e os desafios que estão em jogo (LAES et al, 2011).
O presente trabalho tem como objetivo identificar e analisar os riscos associados com a implantação e operação de uma instalação nuclear e
compará-los com os riscos associados à produção de petróleo. Tal comparação justifica-se pela introdução dos veículos elétricos no mercado de veículos leves de passageiros e pela crença de que uma maior massificação desta
tecnologia não esteja distante. Dentro deste contexto, pretende-se verificar
como a análise de risco se enquadra dentro do processo de tomada de decisão quanto à sua escolha como fonte de geração de energia elétrica.
2. REATORES NUCLEARES
Atualmente existem 433 reatores nucleares em operação no mundo, sendo estes distribuídos entre os países de maneira heterogênea. Na
França, há 58 reatores em operação, nos Estados Unidos 104, e na Rússia
32. No Brasil, existem hoje dois reatores em operação e um em construção
(IAEA, 2011).
O país possui vantagens comparativas em relação à energia nuclear,
associadas a reservas de urânio e tecnologia de produção de combustível.
Em razão das políticas de não proliferação de armas nucleares, o desenvolvimento e transferência da tecnologia relacionada ao ciclo de combustível
tornaram-se fortemente restritivos, destacando a importância do domínio
desta tecnologia para o país (ALVIM et al., 2007).
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Ao longo das décadas, a segurança nuclear vem sendo aperfeiçoada, procurando-se reduzir as probabilidades de falhas e acidentes com consequências graves. Acordos Internacionais geridos pela IAEA garantem que
as experiências e novas exigências sejam cumpridas por todos os países
(Gonçalves & Almeida, 2005).
As principais desvantagens associadas à energia nuclear estão relacionadas aos riscos ambientais, que se configuram como fonte de preocupação de ambientalistas, mas que se disseminam para a sociedade como
um todo. Estes riscos podem ser discriminados em quatro aspectos: riscos
na operação normal da usina, riscos em caso de acidente, riscos no ciclo do
combustível e riscos no armazenamento dos rejeitos (ALVIM et al., 2007).
Em vista desses riscos, as instalações nucleares são construídas visando à máxima segurança, buscando evitar qualquer liberação de material radioativo para o meio ambiente. Isso é feito através de um conjunto de
sistemas, medidas operacionais e barreiras físicas que são estipuladas para
assegurar que não ocorram contratempos (RIBEIRO, 2007). Uma característica importante relacionada à segurança provém da padronização dos reatores, facilitando a identificação das fontes de perigo e possibilitando que
dados e valores de estudos anteriores sejam comuns a todos os reatores do
mesmo tipo (Vieira & Correa, 1997).
O surgimento das instalações nucleares colaborou com o desenvolvimento das análises de risco. Os acidentes associados às instalações
nucleares são de baixa frequência de ocorrência, porém podem trazer consequências catastróficas, sendo classificadas como instalações de alto risco
potencial (Sanchez, 2006).
3. PETRÓLEO
Outra fonte de energia amplamente utilizada no mundo é o petróleo que, sendo usado para diversos fins, tem em sua cadeia de produção
uma série de impactos e riscos à população.
Para a viabilização do uso de petróleo como combustível em veículos é preciso que ele passe pelo processo de refino (EPE, 2007). Este processo é caracterizado principalmente pela necessidade de capital intensivo e
por abranger diferentes etapas que culminam em um complexo sistema de
operações múltiplas (Mariano, 2005).
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Uma refinaria pode ser associada com uma série de impactos e riscos ambientais. A poluição é um dos principais problemas ambientais e os
riscos de acidentes - incêndios, explosões ou vazamentos - constantemente
permeiam estas instalações (EPE, 2007).
4. MÉTODOS
Kammen e Hassenzahl (1992), no livro “Should we risk it?” desenvolveram uma análise de risco onde compararam o número de reatores-ano
e o número de acidentes envolvendo instalações nucleares para estimar a
probabilidade de uma grande liberação por reator ano. A partir do modelo
desenvolvido pelos autores, tem-se a análise de risco a seguir.
As etapas para elaboração da análise de risco da energia nuclear
foram as seguintes:
1. Identificação do número de reatores existentes em 2011;
2. Verificação da idade de cada um deles;
3. Cálculo do valor de reatores-ano (ano base 2011);
4. Identificação do número de acidentes ocorridos ao longo dos 41
anos de história da energia nuclear;
5. Cálculo da probabilidade de ocorrer um acidente por reator-ano;
As etapas para elaboração da análise de risco da energia do petróleo foram às seguintes:
1. Identificação do número de refinarias de petróleo existentes em
2011;
2. Cálculo do valor de refinarias-ano;
3. Identificação dos acidentes ocorridos ao longo de 41 anos em refinarias de petróleo;
4. Cálculo da probabilidade de ocorrer um acidente por refinaria-ano;
5. Comparação final entre a probabilidade de ocorrer um acidente nuclear e um acidente relacionado à produção de petróleo.
148
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O funcionamento do reator de grande potência nuclear começou
por volta do ano de 1970, e hoje há aproximadamente 433 reatores nucleares em operação no mundo (IAEA, 2011). Considerando os 433 reatores
existentes, foi obtido o valor de 11249 reatores-ano (apêndice), multiplicando a idade pelo número de centrais nucleares correspondentes e somando os resultados, como demonstra a equação 1:
Somatória do número de centrais nucleares X Idade = valor de reatores-ano (1)
O gráfico 1 demonstra o número de unidades e os anos em que
estas foram sendo construídas, nos eixos y e x, respectivamente. As bolhas
representam a potência das usinas instaladas no ano, em MW, sendo estas
proporcionais ao tamanho das bolhas.
É possível observar uma tendência das usinas e suas respectivas
potências, uma vez que as usinas mais antigas possuem potências menores do que as de idade intermediária. Por sua vez, as mais novas possuem
também potências menores, o que demonstra menos projetos, com menor
potência instalada a cada ano. Podemos inferir que o interesse pela energia
nuclear veio diminuindo ao longo dos últimos anos. Por sua vez, o uso da
energia do petróleo veio crescendo nos últimos anos, como demonstra o
gráfico 2.
Gráfico 1. Número de reatores instalados, idade e potência adicional por
ano.
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Gráfico 2. Produção de petróleo em milhões de barris por dia nos anos de
1990-2010.
Durante o período de 41 anos, ocorreram três acidentes de grandes
proporções, envolvendo reatores nucleares: o de Fukushima, no Japão, em
março de 2011; o de Chernobyl, em 1986; e o de Three-Mile Island, em 1979.
Nessa base, a probabilidade aproximada de uma grande liberação por reator-ano é de 26 em 100.000. Esse valor é obtido pela divisão do número
de acidentes ocorridos pelo valor encontrado da relação reator-ano, como
demonstra a equação 2:
Acidentes em reatores nucleares ocorridos no período considerado/valor
obtido de reatores-ano = probabilidade aproximada de um acidente em
um reator nuclear em um ano
(2)
No mundo, existem 657 refinarias de petróleo bruto (PENNWELL,
2007). Na literatura foram relatados 397 acidentes em refinarias (ENERGIE-SPIEGEL, 2005). Considerando que o primeiro acidente documentado foi
no ano de 1970, a idade de todas as refinarias que foi considerada é de 41
anos. Assim, multiplicando-se o número de refinarias existentes pela idade,
tem-se o valor de 26937 refinarias-ano, como demostra a equação 3:
Somatória do número de refinarias X Idade = valor de refinarias – ano (3)
Dessa forma, dividindo-se o número de acidentes em refinarias
pelo valor obtido de refinarias-ano, tem-se o valor de 0,014 ou 14 em 1000,
representando a probabilidade de ocorrência de acidentes por refinaria por
ano, representado pela equação 4:
150
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Acidentes em refinarias ocorridos no período considerado/ valor obtido de
refinarias-ano = probabilidade aproximada da ocorrência de um acidente
em uma refinaria em um ano
(4)
5. RESULTADOS
Os resultados inicialmente obtidos relacionam-se a probabilidade
de ocorrer um acidente nuclear, sendo esta de 0,00026 por reator - ano, ou
26 em 100.000.
Análise semelhante foi feita para a produção do petróleo, sendo
que tanto a gasolina produzida através do petróleo quanto à eletricidade
produzida através das instalações nucleares podem servir de combustível
para carros. Os resultados demonstram a probabilidade de ocorrer um acidente em uma refinaria em um ano, sendo esta de 0,014 por refinaria-ano,
ou 1400 em 100.000.
Os valores obtidos na análise baseada na produção do petróleo
demonstraram um valor de 1,4x10-2 para a probabilidade de acidentes em
todas as refinarias em um ano. Este valor é bem maior quando comparado
com os acidentes relacionados às instalações nucleares (2,6x10-4), sendo o
primeiro, duas ordens de magnitude superior ao segundo.
6. DISCUSSÃO
Os resultados obtidos na presente análise demonstram que o risco
de um acidente nuclear é significativamente baixo quando comparado ao
risco de acidentes associados à produção de petróleo (duas ordens de magnitude inferior). Porém, quando refletimos a cerca do número de fatalidades, os acidentes em uma usina nuclear tem consequências de longo prazo
muito maiores, muitas vezes de difícil mensuração.
Alguns pressupostos do método levaram ao resultado exposto, tais
como a consideração da idade das refinarias como sendo todas de 40 anos,
uma vez que o primeiro acidente documentado foi em 1960 e seria impossível determinar a idade de cada refinaria existente no mundo.
Cabe salientar também que esta análise de risco, como qualquer análise similar, trata de probabilidades, chegando a valores muito variáveis, que
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se diferenciam conforme o enfoque abordado. Portanto, é muito importante a transparência na demonstração dos dados na análise de risco, para que
os resultados sejam não somente conhecidos como também identificados e
compreendidos através dos caminhos e métodos que levaram aos mesmos.
7. CONCLUSÕES
O presente trabalho nos permite concluir que o risco associado à
energia nuclear é bem menor do que o risco associado à produção de petróleo, quando tratamos do número de acidentes associados a cada fonte
de energia.
Análises como esta poderão ser utilizadas para prevenir e mitigar
consequências danosas de acidentes de projetos de elevada complexidade.
Seu valor para sociedade reside na possibilidade de se aceitar o compartilhamento dos riscos, assim como sua redução e mitigação das consequências de acidentes, por meio do estabelecimento de padrões e aperfeiçoamento da confiabilidade e da segurança de sistemas tecnológicos.
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APÊNDICE
Número, idade e potência de instalações nucleares e valores parciais e total
de reatores-ano.
VOL. 19 | No 2 | 2o SEM. 2013
Idade
0
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
28
39
40
41
42
44
Total:
Número de unidades
5
5
2
3
2
4
5
2
6
3
6
4
4
3
6
4
5
9
6
4
10
11
14
21
24
32
33
20
18
22
19
6
11
13
13
11
20
13
10
12
4
7
1
433
Total MW(e)
2437
3763
1068
1785
1423
3662
4785
1647
5095
2734
3144
2841
3135
3705
7030
3334
4233
9031
4806
3678
10694
10242
13868
21220
24452
31784
32029
15654
15441
19770
14820
5647
10053
9611
9824
8148
13478
9109
6071
5879
2423
2820
217
366590
153
Idade X Unidades
0
5
4
12
10
24
35
16
54
30
66
48
52
42
90
64
85
162
114
80
210
242
322
504
600
832
891
560
522
660
589
192
363
442
455
396
740
364
390
480
164
294
44
11249